系杆拱桥吊索索力优化调整研究与实施

发布时间：2018-03-24 00:37

  本文选题：系杆拱桥　切入点：成桥　出处：《重庆交通大学》2015年硕士论文

【摘要】：系杆拱桥作为一种具有优美外形同时又适合在城市或软土地基上修建的桥型,在国内外桥梁建筑史上都占有十分重要的地位,其施工方法和设计理论都已经比较成熟和完善。但是随着现代社会的飞速发展,新型材料、新型施工方法层出不穷,车辆的流量和载重也不断增大,这些都对系杆拱桥的进一步发展提出了新的挑战。系杆拱桥成桥状态恒载内力的分布及其大小是衡量设计优劣的重要标准之一,合理的成桥状态当属拱肋、主梁在恒、活载作用下弯曲应力小且均匀的受力状态。但是在一般情况下,由于受到设计、施工及结构自身各种条件的限制,要求每座桥都满足这样的受力状态是不现实的。但无论怎样的结构体系,总能通过调整吊杆的张拉力使结构在确定性荷载作用下,某种反应受力性能的目标达到最优,求解这组最优的吊杆张拉力,就是吊杆的索力优化。关于索力优化,国内外许多学者做了大量的研究工作,并提出了多种优化方法,常用的优化方法可以归结为四大类：①指定受力或位移状态的索力优化,如刚性支承连续梁法和零位移法；②无约束的索力优化,如弯矩平方和最小法和弯曲能量最小法；③有约束的索力优化,如用索量最小法和最大偏差最小法；④索力优化的影响矩阵法。以上方法几乎全是针对斜拉桥拉索索力的优化,而针对系杆拱桥吊杆索力的优化的文献则不多见。本文将借鉴斜拉桥拉索索力优化的影响矩阵法,利用midas Civil优化软件,采用有约束的最小能量法来研究系杆拱桥成桥状态吊杆索力的优化。本文以一座跨径为80m的下承式柔性系杆钢筋混凝土拱桥为工程背景,对比索力优化前后其在施工阶段以及成桥使用阶段的静力受力特性、结构稳定特性、结构固有振动特性。本文的主要结论和成果如下：1.索力优化对结构的静力特性有较大影响,优化后的索力能够满足工程上的设计要求。2.索力优化对结构的动力特性影响很小,对提高结构的稳定性贡献不大。结构的整体刚度主要取决于拱肋和系杆的刚度、吊杆的布置方式,以及风撑的布置方式。
[Abstract]:As a kind of bridge with beautiful shape and suitable for building on city or soft soil foundation, tied arch bridge occupies a very important position in the history of bridge construction at home and abroad. However, with the rapid development of modern society, new materials and new construction methods emerge in endlessly, and the flow and load of vehicles are also increasing. All these put forward new challenges to the further development of tied arch bridge. The distribution and size of dead load internal force in the state of tied arch bridge is one of the important criteria to evaluate the design quality. A reasonable state of completion should be an arch rib, and the main beam is constant. Under the action of live load, the bending stress is small and uniform. However, in general, due to various conditions of design, construction and structure itself, It is not realistic to require every bridge to satisfy such a state of stress. However, no matter what kind of structure system, it is always possible to optimize the response of the structure under deterministic loads by adjusting the tension of the suspenders. The solution to the optimal tension of the suspenders is the cable force optimization of the suspenders. Many scholars at home and abroad have done a lot of research work on the optimization of the cable forces, and put forward a variety of optimization methods. The commonly used optimization methods can be summed up as the cable force optimization of the specified force or displacement states of four categories: 1, such as the continuous beam method with rigid support and the zero displacement method with unconstrained cable force optimization. For example, the square sum of bending moment method and the minimum bending energy method are the constrained cable force optimization methods, such as the influence matrix method of cable force optimization using the minimum cable volume method and the maximum deviation minimum method. The above methods are almost all aimed at the cable force optimization of cable-stayed bridges. However, there are few literatures on the optimization of cable force of suspension rod of tied arch bridge. In this paper, the influence matrix method of cable force optimization of cable-stayed bridge is used for reference, and midas Civil optimization software is used to optimize the cable force of cable-stayed bridge. The constrained minimum energy method is used to study the optimization of suspension cable force in the state of tied arch bridge. In this paper, a through flexible tie reinforced concrete arch bridge with a span of 80 m is used as the engineering background. The static force characteristics, structural stability characteristics, natural vibration characteristics of the structure before and after the cable force optimization are compared before and after the cable force optimization. The main conclusions and results of this paper are as follows: 1. The cable force optimization has a great influence on the static characteristics of the structure. The optimized cable force can meet the design requirements of engineering. 2. The optimization of cable force has little effect on the dynamic characteristics of the structure and has little contribution to improving the stability of the structure. The overall stiffness of the structure is mainly determined by the stiffness of the arch rib and tie bar. The arrangement of the suspender and the arrangement of the wind brace.
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U441;U448.225

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本文编号：1655953